專利名稱：：用于尿素基肥料的含n-正丁基硫代磷酰三胺的添加劑的制作方法
技術領域：
：本發明的
技術領域：
為含尿素的肥料。更具體地說，本發明公開了一種干燥、可流動的添加劑，含有N-正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、固態尿素-曱醛聚合物(UFP)和非強制性選擇的雙氰胺(DCD),其能與尿素基肥料組合使用來制備一種能減少土壤氮素損失的肥料。
背景技術：
：氮是一種重要的植物養分。除磷、鉀和其他養分外，還需要氮來維持植物的生長和發育。某些植物——例如豆科作物——通過與根瘤菌的共生關系來使空氣中的元素氮固定并將該氮固定在土壤中。盡管如此，大多數為生產人類和動物的食物而生長的植物需要使用氮肥來維持其農業生產。最廣泛使用并且在農業上很重要的高成分氮肥是尿素，即CO(NH2)2。盡管當前生產的大多數尿素以顆粒狀形式作為肥料使用，但尿素基流體肥料也是公知的。這里使用的術語"流體肥料"包括液體肥料(即肥料的水溶液)以及懸浮液肥料(即除了水和水溶性成分外還含有通過懸浮劑(如粘土)而保持在懸浮液中的不溶性成分的肥料組合物)。懸浮液肥料是殺蟲劑和微量元素成分的極好載體。最廣為人知的尿素基液體肥料是尿素和硝酸銨的水溶液，在肥料業中被稱為UAN溶液。這些液體肥料被用于多種農作物，例如玉米和小麥。當施用于潮濕的土壤時，液體肥料的尿素成分由于脲酶--種由多種真菌和細菌制造的酶——所催化的水解作用而變成氨源。該過程詳細披露于美國第5,364,438號專利中，其內容以引證方式并入于此。不幸的是，由脲酶所催化的水解作用將尿素轉化成氨的速度通常比其被土壤吸收的速度要快得多，導致不期望的氨損失，其通過被稱為揮發的過程而散發到空氣中。脲酶抑制劑減緩了尿素至氨的轉化速度，延長了氮素釋放的時間。一種脲酶抑制劑為N-正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)。當被添加到尿素基肥料中時，NBPT降低了尿素水解成氨的速率。這使得氮養分在很長的一段時間內對土壤和植物來說是可用的。普遍認為NBPT是一種有效的脲酶抑制劑，但眾所周知NBPT難于使用，這是因為工業級的NBPT是一種蠟狀、粘稠、熱敏性且水敏性的材料。因此，在美國第5,364,438號專利中公開了一種溶劑體系，其允許NBPT的溶液能應用于UAN。但是，這種溶液在穩定性上存在問題，并且在運送和稱量至流體肥料時存在問題。美國第5，352，265號專利公開了一種粒狀肥料，包含約90~99%的尿素、0.02~0.5%的NBPT和約0~2.2%的DCD,其內容以引證方式并入于此。NBPT以酰胺溶劑的濃縮溶液形式被添加到熔融的尿素中。DCD以固體形式被添加到尿素熔體中。這種粒狀產品被制成直接施用于農田作物。本發明的干燥、可流動的添加劑是通過用NBPT在液體溶劑(優選酰胺溶劑)中的溶液或懸浮液包被固態尿素-曱醛聚合物(UFP)而制備的。非強制性選擇地，經包被的UFP可與固態DCD混合。在將該肥料施用于農田作物之前，將該干燥、可流動的添加劑與UAN溶液或含水尿素混合以形成含尿素的流體肥料組合物，或者與固態或熔融的尿素混合以形成固態尿素基肥料。本發明提供了一種易于操作且存儲穩定的流體或固態肥料組合物。
發明內容除另有說明外，所有的百分比都以重量計。本發明是一種流體肥料組合物，包含UAN或尿素的水溶液、NBPT和非強制性選擇的DCD。用于UAN或含水尿素的干燥、可流動的添加劑是通過用NBPT在液體溶劑中的溶液或懸浮液包被固態UFP而制備的。NBPT在該干燥添加劑中的量為約0.40~15.0%。固態UFP的量為約3.0~15.0%。非強制性選擇地，可以40.0~95.0%的量將固態DCD與該經包被的UFP和約0~3%的二氧化硅混合。在施用UAN或尿素之前，以約0.4~2.5%添加劑的量將該干燥添加劑與含水UAN或尿素混合，以形成含尿素的流體肥料組合物。或者，還可將該干燥、可流動的添加劑添加到熔融的尿素或固態尿素中并造粒來提供干肥料。本發明的組合物可施用于農田作物，以將由于淋溶和硝態氮的脫氮作用而引起的表面包被的尿素中不期望的氨態氮損失和土壤中的氮素損失降至最低。具體實施例方式在本發明說明書中通篇所使用的術語NBPT不僅僅指純態的N-正丁基硫代磷酰三胺，還指含有最多50%雜質的該材料的工業級或其他級產品。優選的NBPT的純度至少為50%,最優選NBPT的純度高于50%,在約51~90%的純度范圍內。NBPT在該干燥、可流動的添加劑中的量為約0.4~15.0%。NBPT在酰胺溶劑(例如N-烷基-2-吡咯烷酮)中的溶液或懸浮液可用來制備本發明的干燥、可流動的添加劑。該溶液或懸浮液含有約30%至約80%的NBPT,優選含有約50%至約75%的NBPT。NBPT溶液可通過將NBPT溶解或懸浮于從一組液體酰胺如N-烷基-2-吡咯烷酮中選出的溶劑中來制備，或通過將N-烷基-2-吡咯烷酮添加到NBPT制造體系而制造NBPT溶液來制備，而不是通過回收蠟狀NBPT固體來制備。或者，在本發明中，可不使用額外溶劑，用熔融的NBPT來包被UFP。本發明的固態UFP優選是帶有約0.6%反應性羥曱基基團的聚甲基尿素樹脂。其一次粒徑為0.10.15pm，形成平均粒徑為3.5~6.5pm的團聚體。優選的固態UFP以PERGOPAKM2銷售，其為AlbemarleCorporation的商標。固態UFP在該干燥、可流動的添加劑中的量為約3~15%。最優選的固態UFP是PERGOPAKM2產品或PERGOPAKM2的未精煉前體。本發明中非強制性選擇使用的DCD的優選粒徑范圍為約50~350nm。DCD在該干燥、可流動的添加劑中的量為約40~95%。在本發明的另一種實施方案中，該干燥、可流動的添加劑可含有約1.0~30.0%的固態UFP和約99.0~70.0%的DCD。該組合物的余量主要由水構成，N-烷基-2-吡咯烷酮也可少量存在。該組合物還可非強制性選擇地含有懸浮劑如粘土，以及其他添加劑如除草劑、染料、NBPT穩定劑或微量元素成分。在該干燥、可流動的添加劑中，非強制性選擇地存在有最多約3%的二氧化硅--種流動劑。未使用非強制性選擇的DCD而制備的該干燥、可流動的添加劑含有約1~80%的NBPT和約99~20%的固態UFP。相對于最終產品，以約0.1~5.0%添加劑的量將該干燥、可流動的添加劑添加到UAN溶液、含水尿素或者固態或熔融的尿素中。優選地，將該干燥、可流動的添加劑以約0.4~2.5%的量添加到流體UAN或尿素溶液或它們的混合物中，以形成流體肥料。本發明的尿素基流體肥料含有約0.004~1.50%的NBPT、約0.040-0.850%的DCD、約0.030~約0.30%的UFP和約99.9~98.0%的含7J^UAN。非強制性選擇地，該肥料可含有最多約0.03%的二氧化硅。該含水UAN含有濃度范圍為約15~50%的尿素和硝酸銨，優選的范圍為約25~40%。本發明的UAN基流體肥料組合物可應用于當前使用了UAN的所有農業應用。這些應用包括非常大范圍的農作物和草類、耕地系統以及月巴料堆置方法。如下實施例用于說明本發明，而不以任何方式限制本發明或所要求保護的范圍。實施例該實施例為實驗室制備干燥、可流動的添加劑組合物。將200克50%NBPT的N-烷基-2-吡咯烷酮溶液添加到73.4克固態UFP(PERGOPAKM②2)和0.5克藍色染料(FD&Cblue#1)中。將該混合物混合直至獲得如藍顏色的分布所指示的均勻混合液。將該混合物與1270克DCD混合，并進一步混合直至顏色均勻，形成干燥、可流動的添加劑。表1實施例1的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>將實施例1制備的干燥、可流動的添加劑與含水UAN混合以形成尿素基流體肥料，并使用本領域技術人員公知的測試揮發的測試方法來測試其作為氨揮發抑制劑的效力。對照組樣品不含NBPT，相對于最終的流體UAN肥料組合物，本發明的三個樣品的NBPT水平為0.013%、0.026%和0.051%。結果發現，與不含NBPT的流體UAN肥料(對照組)相比，NBPT的存在，特別是以0.026%和0.051%的水平存在，有效地減少了氨損失。權利要求1.一種流體肥料組合物，包含a.約1～80％的NBPT，和b.約99～20％的固態UFP。2.權利要求l所述的組合物，其中該組合物包含DCD。3.—種用于含尿素流體肥料的干燥、可流動的添加劑，包含a.約0.40~15.0%的NBPT;b.約40~95%的雙氰胺；c.約0~3%的二氧化硅；和d.約3~15%的固態UFP。4.權利要求3所述的添加劑，其中該添加劑與尿素水溶液混合以形成流體肥料。5.權利要求3所述的添加劑，其中該添加劑與熔融的尿素混合以形成固態肥料。6.—種流體肥術+組合物，包含a.約0.004~1.5%的NBPT;b.約0.0400.85%的DCD;c.約0~0.03%的二氧化硅；d.約0.03-0.30%的固態UFP;和e.約98.0-99.9%的UAN溶液或含水尿素或它們的混合物。7.權利要求6所述的流體肥料，其中該含水尿素是UAN。8.—種制備用于UAN基流體肥料的干燥、可流動的添加劑的方法，包4舌a.用NBPT包被固態UFP，其中該NBPT是熔融的或在懸浮液或溶液中；b.添力口DCD;并且c.非強制性選擇地添加二氧化硅；其中各成分的最終范圍為NBPT為約0.4~15°/。；DCD為約40~95%;二氧化石圭為約0~3%;以及UFP為約315%。9.權利要求8所述的方法，其中該添加劑與含水尿素混合，以提供具有如下組成的尿素基流體肥料a.約0.004~1.5%的NBPT;b.約0.040~0.85%的DCD;c.約00.03。/。的二氧化硅；d.約0.03~0.30%的固態UFP;和e.約98~99.5%的含水尿素。10.權利要求9所述的方法，其中該含水尿素是UAN。11.一種干燥、可流動的添加劑，包含a.約1.0~30%的固態UFP，和b.約99.0~70%的DCD。12.權利要求3所述的干燥、可流動的添加劑，其中該添加劑進一步與液體或固體糞肥、廢料或復合肥料混合。13.—種制備用于UAN基流體肥料的干燥、可流動的添加劑的方法，包括a.用NBPT包被固態UFP，其中該NBPT是熔融的或在懸浮液或溶液中；b.將DCD與UFP混合；c.將該UFP和NBPT與該UFP和DCD混合；并且d.非強制性選擇地添加二氧化硅；其中各成分的最終范圍為NBPT為約0.4~15%;DCD為約4095%;二氧化硅為約0~3%;以及UFP為約315%。14.權利要求3所述的添加劑，其中該NBPT的純度為至少50%。15.權利要求14所述的添加劑，其中該NBPT是酰胺溶劑的溶液或懸浮液。16.權利要求3所述的添加劑，其中該UFP是聚曱基尿素樹脂。17.權利要求16所述的添加劑，其中該UFP是未精煉的聚曱基尿素樹脂。18.權利要求3所述的添加劑，其中該添加劑含有染料產品。19.權利要求1所述的添加劑，其中該添加劑與尿素水溶液混合以形成流體肥沖牛。20.權利要求1所述的添加劑，其中該添加劑與熔融的尿素混合以形成固態肥料。全文摘要本發明涉及一種用于含水尿素基肥料的干燥、可流動的添加劑，由固態尿素甲醛聚合物(UFP)、N-正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和非強制性選擇的雙氰胺(DCD)制成，其中含有該添加劑的液體肥料能減少土壤氮素損失。非強制性選擇地，該干燥添加劑還可與熔融的或固態尿素混合以形成能減少土壤氮素損失的固態尿素基肥料。文檔編號C05C9/00GK101370753SQ200780003006公開日2009年2月18日申請日期2007年1月12日優先權日2006年1月12日發明者威利斯·索恩斯伯利,阿倫·R·薩頓申請人:阿格羅泰恩國際股份有限公司